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激光 掀起电影放映机的第二场革命 作者：暂无 来源：信息化视听 InfoAV China 2014 年第 4 期 文/本刊编辑 马开春 激光光源技术将在电影领域掀起又一场技术革命。“从 70 年代末到现在的 30 多年时间里，投影机的传统光学系统总共经历了两场革命，其一是 DMD 或者液晶板的升级，2003 年 TI 推出的 2K DLP Cinema DMD 芯片，为电影院系统带来了一场彻底的革新。第二场革命则是当下正在兴起的激光光源技术，显然，这是除了芯片之外的另一核心元器件的升级革命。”讲到激光光源于电影放映机的意义，NEC 产品技术部部长崔永新如是说。光源对决战序幕拉开 2012 年，激光对传统光源的挑战拉开了序幕。科视向亚太地区的重要放映商演示了亮度高达 72,000 流明的激光电影原型机，并在北京石景山万达国际影院的 IMAX 厅的宽 22 米，高 12 米的巨型银幕上进行演示，选用了三段好莱坞3D 电影片段，分别用 3 英尺-朗伯和 14 英尺-朗伯的亮度进行放映，不论是亮度、色彩和对比度都让现场观众叹为观止。这一年，巴可也展示了 55,000 流明高亮度三基色激光放映机，实现了在 900 多英寸的银幕上放映，被称为是迄今为止最大、最高的画面播放。随后，作为全球三家影院放映机提供商之一的 NEC 也推出了其 NC1100 一体化电影放映机。三家巨头同步迈入激光领域，意味着电影放映机行业第二场革命的角逐正式开始。而激光光源成为了所有人关注的热点。崔永新认为：目前，从整个产业链和应用环境来讲，激光光源的趋势已经势不可挡。这主要得益于两个最主要的因素。一是，激光光源的光学效率比传统氙灯光源要高得多，亮度甚至可以高出 3-4 倍以上，这是大家看好它的一个重要原因；第二，从用户和厂商角度来讲，光效高就意味着用更低的能耗可以获得更高的亮度。尤其是从长远来看，这将为用户的 TCO(总体拥有成本)带来不可比拟的优势。氙灯光源的大功率带来的高亮度是很多影厅放映的基本前提，可同时大功率带来的大电流给钨金属为材料的灯泡电流带来的冲击也相应变大，长时间的直流大电流的轰击很容易造成电极的老化和磨损，为了提高光线的利用效率，主流方法是灯泡的短弧设计，短弧意味着进一步拉近了阳极和阴极的距离，使得点亮过程中的电极间的电流更大，势必会进一步加速电极的物理损耗，时间长了以后，逐渐损耗的电极之间的距离加大，光效下降，画面亮度随之下降，用户不得不更换灯泡来维持必需的亮度。一台光输出在 18,000 流明左右的数字电影机所使用的 4千瓦氙灯光源的寿命，只有不到 800 小时，如果要实现 30,000 流明以上的高亮度，对应的灯泡功率是 6-7 千瓦，光源寿命只有 500-600 小时。而与此有着明显对比的是，激光光源有着 20,000 小时以上的使用寿命，光输出在长时间内保持稳定，相比传统光源而言，正常使用 3 年，甚至 5 年之后的光源亮度依然可以维持在较高的水准，从而节约大量中途更换灯泡的费用和人工成本。从降低 TCO 的角度来看，激光的优势就更为明显，换灯泡的耗材成本、人工成本、外置排风系统的成本、炸灯的风险、灯泡故障和排风系统故障造成的额外风险等等，随着激光光源的应用会极大程度得到解决。用数字说明或许更加形象，以 NEC 公司 NC1100 为例，这款产品与同等亮度的氙灯产品相比，以 5 年为期限，灯泡、维护、过滤网、消耗功率电费、外置风机消耗的电力等节约的成本可以达到 25%，如果 10 年期，成本则会相应节约到 30%-33%。目前，我国数字电影屏幕已经超过18,000 台，每年还在以 5,000 块左右的数量增长，对用户来讲，他们一定能意识到 TCO 的意义所在。激光放映机在 19 米以上的巨幕影院显然有着无以匹敌的优势：宽色域、高亮度、低功耗、长寿命、免维护。激光的任何一项优势都可以秒杀传统氙灯光源。崔永新说道：“电影是一个以体验为主的行业，能为用户带来大屏幕的沉浸感显然对提升用户观影体验有着巨大的改善。而且在将来，中国的巨幕影院趋势会越来越明显。正是基于这样一个共同认识，科视、巴可等公司都推出了 5 万以上流明的巨幕放映设备，NEC 的高流明段即 60,000-90,000 以上的原型机也已经开发完成(但并未正式对外发布)。”不同市场看法形成的不同策略 尽管巨幕影院在未来会有着更好的市场空间，但在短期内我们面临的现实情况是：中小屏幕依然占据着市场的主要份额，二三线城市保持较快增长，仅在 2013 年就占到了 30%的市场份额(2K 设备)。这种“巨幕是趋势，中小银幕是现状”的市场状况也造就了如今不同厂商对市场的不同认识并最终导致的企业战略的不同。科视、巴可的战略方向似乎都在 5 万流明以上的三色激光市场，而在 NEC 看来，单色激光在工程市场的普及更有利于拉低激光投影的市场成本，为三色激光的量产打下良好的基础。为此，NEC 采取了高低端两条腿走路的战略一方面保持高亮度产品的优势即已经完成研发随时等待上市的高亮原型机；一方面以中低流明亮度针对性地把握住现有的市场，即首先推出单色激光的 NC1100，以较强的性价比优势颠覆市场对激光产品价格高昂的印象，并通过这样的产品战略带动整体激光市场的发展，最终全面覆盖 10,000 流明以下的市场。三因素“定”市场 在电影行业，DCI 对放映机的分辨率、亮度等各项指标都有着明确的要求，厂商设备只需按部就班在这个范围之内执行即可。而现在兴起的三色激光相对 DCI 规范来说，各项指标标准显得绰绰有余，比如激光放映机的色彩、色域、亮度都会比 DCI 规范大得多，70,000 以上流明激光轻松就可实现，而在电影放映中，就需要把色域缩小，带来亮度的损失。崔永新认为，目前激光的发展取决于两个主要因素。一是光源本身的成本，三色成像原理由来已久，3 片投影机的成像原理更是不可更改的。新的光源自然要匹配这一原理，就需要发现三种发光的元器件：红色、蓝色和绿色。而绿色的制造成本最高，而且工艺最为复杂，到现在为止还没有一种物质可以发出理想的 530 纳米左右的波长，因此，只能用其他的手段进行折转或中转，这就大幅提高了激光光源的成本。正是出于这一原因，NEC 的高流明段激光电影放映机虽然已经完成研发，但一直处于原型机状态，等待的就是激光光源价格降低的市场信号。另一方面，市场环境对激光的发展起了决定性作用。目前，三色 LED 的发展比我们想象的要快。崔永新表示：在一年左右 LED 光源就可能实现 3,000 流明的主流亮度，今年年底可能就会见到这样的产品。而激光想要做到 3000 流明的亮度却非常困难，因此在成本上不太具有竞争优势。激光的发展另一个引人关注的问题就是对人体安全性的考虑。从 1997 年至今执行的都是IEC(国际电工委员会)颁布的 IEC60825 标准，该标准按激光元器件的功率大小进行安全等级的分级，级别数越大，需要的安全级就越高。正是多年来该标准规范非常严格，激光产品在民用市场的发展受到了很大的限制。据悉，今年 3 月，IEC 正在讨论研究制定放宽激光标准的草案，安全等级的降低将会为市场的发展起到相当大的推动作用。尽管国际组织已经对激光标准有着严格的规范。但实际上，激光投影机跟其他的激光设备如激光扫码仪、手术刀、激光笔、激光打印机等都不大一样。崔永新举例说明，一台 30,000 流明的氙灯光源的传统投影机和一台 30,000 流明的激光投影机，在镜头前面人眼去观看，对人眼的伤害程度是相同的。仅以激光光源发光的功率来考量其危害性就只考虑到了最大的激光光束状态下的能量等级，而实际上，激光投影机是先把激光光束进行合成，然后再发散出来投影，也就是说激光能量已经在投影系统中被大面积的发散了。这也将为激光投影机规范的放开起到积极作用。下一轮市场爆发契机 激光光源的发展是大势所趋，NEC 认为：从 5 年以上的长远期来看，固态光源取代汞灯和氙灯势在必行，但如果短期之内，激光的成本不能下降，他和现有产品并行的时间就会越来越长。而到 2017-2018 年，随着数字化进程进入饱和状态，欧美市场的下一轮契机就是激光带来的新市场，彼时也将是激光的发力之时。